31/10/2019

1

ORIFÍCIOS, BOCAIS TUBOS CURTOS E VERTEDORES

VERTEDORES ou VERTEDOUROS

VERTEDORES - DEFINIÇÃO

Podem ser definidos como paredes, diques ouaberturas sobre as quais um líquido escoa. Otermo também é aplicado aos extravasores derepresas.

Os VERTEDORES devem ser construídos comforma geométrica definida e seu estudo é feitoconsiderando-os como orifícios incompletos(sem a parte superior).

b=largura do canalb

VERTEDORES

VERTEDOR RETANGULAR COM CONTRAÇÕES LATERAIS

p=altura da soleira do vertedor

31/10/2019

2

CLASSIFICAÇÃO DOS VERTEDORES

Vertedor simples (retangular)

utilizado para medir grandes

vazões.

vertedor de seção composta (retangular

na parte superior e triangular em baixo).

A forma triangular é apropriada para

medir vazões pequenas com precisão.

CLASSIFICAÇÃO DOS VERTEDORES

CLASSIFICAÇÃO DOS VERTEDORES

31/10/2019

3

CLASSIFICAÇÃO DOS VERTEDORESCÁLCULO DA VAZÃO ATRAVÉS DE VERTEDORES

RETANGULARES DE PAREDE FINA SEM CONTRAÇÕES

Para orifícios de grandes dimensões, foi deduzida a seguinte equação:

para h1=0 e h2=H, a equação se torna:

2/3..2...3

2HgLCQ d

h1h

h2

D

3/2

2

3/2

1..2...3

2hhgLCQ d

31/10/2019

4

CÁLCULO DA VAZÃO ATRAVÉS DE VERTEDORES

Q = K.L.H3/2 , sendo

Para o valor médio de Cd = 0,62, tem-se:

K = 2/3 x 0,62 x 4,43 = 1,838

Q = 1,838.L.H3/2

(Fórmula de Francis para vertedores retangulares sem contrações laterais)

Sendo Q dada em m3/s e L e H em metros.

gCdK .2..3

2

EQ. (12.75)

L

EQ. (12.74)

EQ. (12.75)

L

EQ. (12.72)

EQ. (12.73)

• Outras fórmulas:

– Bazin

– Kindsvater e Carter

31/10/2019

5

L* L

L L

L*

RECOMENDAÇÕES PARA CONSTRUÇÃO DE UM VERTEDOR RETANGULAR

(Preferencialmente sem contração lateral)

A soleira deve ser delgada, reta, em nível com o planohorizontal e normal à direção do fluxo (convém utilizar umaplaca de metal);

A distância da crista ao fundo e aos lados do canal deve serigual a 3H (no mínimo 20 cm);

Deve haver livre admissão de ar debaixo da lâmina de água(veia livre);

A carga hidráulica H deve ser maior que 5 cm e menor que 60cm;

RECOMENDAÇÕES PARA CONSTRUÇÃO DE UM VERTEDOR RETANGULAR

O comprimento da soleira deve ser no mínimo igual a 3H (nomínimo 20 a 30 cm);

A montante do vertedor deve haver um trecho retilíneo pararegularizar o movimento da água, de preferência com o fundoem nível.

Observações:

- A régua pode ser colocada num poço lateral ao canal parafugir da influência de ondas;

- O nível da água a jusante não deve estar próximo da soleirado vertedor (p’ < p).

31/10/2019

6

CLASSIFICAÇÃO DOS VERTEDORES: SOLEIRA DELGADA (laboratório de hidráulica)

Vertedor triangular de soleira delgada

VERTEDOR TRIANGULAR DE PAREDE DELGADA

v

b

L

EQ. (12.79)

b

LB >

B >

H

GERAL

ᶱ

EQ. (12.80)

EQ. (12.81)2.48

VERTEDOR TRIANGULAR

31/10/2019

7

VERTEDOR TRAPEZOIDAL DE PAREDE DELGADA

B

b 30 a 60 H

0,05 < h < 0,60 m

VERTEDOR TRAPEZOIDAL DE PAREDE DELGADA CIPOLETTI

b

b

B

EQ. (12.83)

CLASSIFICAÇÃO DOS VERTEDORES: SOLEIRA ESPESSA HORIZONTAL

Condição: e > 0,66 H

e

H

Soleira

2/3..704,1 HLCQ d EQ. (12.94)

yc

Tabela de Cd (Tabela 12.7)

Para vertedores com aresta de montante arrendondada (laboratório de

hidráulica) valores tabelados devem ser aumentados de 10%

31/10/2019

8

• SOLEIRA ESPESSA TRAPEZOIDAL

• DE SOLEIRA NORMAL (idéia)

Descarregadores de barragens

a)

h

P

H

d

P

h

b)

Descarregadores de barragens

PERFIL CREAGER OU NORMAL

L=largura da soleira (m)

H=carga sobre a soleira (m)

C=coeficiente de descarga, função de H

(equação 12.100)

-Permitem a passagem das ondas de cheia afluentes ao

reservatório.

-Crista de forma especial para permitir a aderência da lâmina

vertente, evitando a sua oscilação e efeito de cavitação.

1,75<=C<=2,2

a)

h

P

H

d

P

h

b)

H

(equação 12.100)

a)

h

P

H

d

P

h

b)

dmáxdd

148,0

d

3

1,33hh que talh tomar se-deve m em projeto de carga a é h

h

h2,215C

h carga a com variaque vazãode ecoeficient - C

m em soleira a sobre carga -h

m em vertedor do ocompriment - L

/sm em vazão- Q

C.L.hQ

:NORMAL OU CREAGER VERTEDOR DOBÁSICA EQUAÇÃO

23

(equação 12.100)

BASEADO NO PERFIL DO

VERTEDOR DE PAREDE

DELGADA:

1. MAIOR EFICIÊNCIA

HIDRÁULICA

2. FACILIDADES

CONSTRUTIVAS

BARRAGEM

3. EVITA DEPRESSÕES

(CAVITAÇÃO) NA FACE

INFERIOR DA LÂMINA

Geometria do perfil CREAGER com paramento de montante vertical

P

2V /2g

dh

dR =0,5 h1

Yd

d

d

b=0,282 h

a=0,175 h

R =0,2 h2

1RR2

a

b

N.A.

L.E.

X

0,85

d

1,85

h

X

2

1Y

31/10/2019

9

Vertedores da Usina Jupiá (vista superior)- MS/SP

Fonte: http://www.panoramio.com/photo/49535326

OUTROS VERTEDORESVERTEDOR TIPO TULIPA

FONTE:

http://alm.bolsacontinental.com/index.php?file=kop11.php

Posicionados no lago, internamente (conduzem água de uma cota superior a

outra inferior, no formato tulipa ou vórtice, por exemplo)

Comporta de fundo plana

b=abertura da comporta (m)

L=largura da comporta (m)

y1=carga a montante

descarga segue a lei dos orifícios

Seção contraída a aproximada/e 1,3 b a jusante da comporta.Coef. de contração: Cc=y2/b,≈0,6

EQ. (12.55)

y3

31/10/2019

10

COMPORTA DE FUNDO PLANA

2 4 6 108 12 14 160

0,1

0,3

0,4

0,5

0,6

0,2

2 3 4 5 6 7 8

Descarga livre

Cd

y /b1

y /b=3

Figura (12.18) - Coeficiente de descarga de uma comporta plana vertical, Henry (29)

EQ. (12.56)

LER ÍTEM 12.19 (APLICAÇÕES)-PAG.401

• Problemas: 12.1, 12.3 e 12.18

Barragem

Q

Captação

Qd=250 l/s

3,00m

Seção da captação

N.A. min.=100,00 250 l/s

N.A. 103,00

31/10/2019

11

Eclusas“elevadores de navios/barcos”

• Exemplos:• Os rios que formam a bacia hidrográfica do Paraná são os rios Paraná e o

Parnaíba. São rios de planalto que se apresentam com grandes quedas d'água. Para tornar o rio navegável, foram construídas eclusas junto às barragens das hidrelétricas de Barra Bonita, Jupiá, Três Irmãos e outras.

• Canal do Panamá

Eclusas“elevadores de navios/barcos”

funcionamento

Eclusas“elevadores de navios/barcos”

funcionamento

Eclusas“elevadores de navios/barcos”

funcionamento

31/10/2019

12

• Obrigada!

Exercícios – examinar!

• 1) Qual a velocidade do jato e qual a descarga de um orifício padrão (Cv = 0,98 e Cd = 0,61), de 6 cm de diâmetro, situado na parede vertical de um reservatório, com o centro 3 m abaixo da superfície da água ?

• 2) Qual o diâmetro que deve ser dado a uma comporta circular de coeficiente de vazão 0,62, com centro 2 m abaixo do nível do reservatório, para que a descarga através da mesma seja de 500 L/s ?

• 3) A velocidade do jato na seção contraída de saída de um orifício de 5 cm de diâmetro, sob uma carga de 4,5 m é de 9,1 m/s. Qual o valor dos coeficientes de velocidade, contração e descarga, sabendo-se que a vazão é de 11,2 L/s.

• 4) Um tanque fechado é dividido em duas partes que se comunicam por um orifício de 5 cm de diâmetro. Num dos compartimentos o nível da água fica a 2,4 m do centro do orifício e, no espaço acima da superfície, a pressão é de 1,4 Kgf/cm2; no outro compartimento, o orifício fica descoberto, e a pressão indicada por um vacuômetro é de 25 cm de Hg. Calcular a velocidade do jato e a descarga no orifício sendo Cv = 0,97 e Cd = 0,61.

31/10/2019

13

31/10/2019

14

31/10/2019

15

31/10/2019

16

Medir vazão em alguns rios não é simples